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[概念] 論工件尺寸檢測

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史錦順 發(fā)表于 2012-7-1 09:36:13 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
本帖最后由 史錦順 于 2012-7-1 09:45 編輯


                   論工件尺寸檢測   
                                 
史錦順

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(一)測得值范圍與真值范圍

用量具測量工件的尺寸,被測的尺寸稱被測量。被測量的實際值稱真值。量具的讀數(shù)稱測得值。

1 測得值范圍

先講量具的計量。這里量具指卡尺或千分表。

量具的計量又稱檢定。要定期檢定。未經計量合格的量具,不得使用。

量具有準確度指標。準確度就是誤差范圍。計量中,用被檢量具測量量塊(長度標準),測得值減量塊標稱值(當做真值),得誤差元,誤差元絕對值的最大可能值是量具的實測誤差范圍。量具的實測誤差范圍加上所用標準(量塊)的誤差范圍,稱量具誤差范圍實驗值,當量具誤差范圍實驗值小于量具誤差范圍標稱值時,量具合格。

-

檢定過程,用數(shù)學方法表達如下。

設被測量真值(此處是量塊的標稱值)為Z,測得值為M,誤差元為r,誤差元絕對值的最大值為R。計量時,真值唯一,而測得值是個變量。

           R=│r│max=│M-Z│max                     (1)

解絕對值方程(1),當M>Z,有

           R=(M–Z)(大)=M(大)-Z                     

         M(大)=Z+R                                  (2)

當M<Z,有

           R=(Z-M)(大)=Z-M(小)

           M(小)=Z-R                                   (3)

由(2)(3)式,得到測得值M的范圍是

           [Z-R,Z+R]                                   (4)

測得值范圍,又可表示為

           Z±R                                        (5)

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2 真值范圍

下面講使用量具進行測量的情況。

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測量時,得到確定的測得值,是唯一值。而真值有多種可能,從可能值Z(小)到可能值Z(大)。

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解絕對值方程(1)

當Z>M,有

         R=(Z-M)(大)=Z(大)-M

         Z(大)=M+R                                     (6)

當Z<M,有

         R=(M-Z)(大)=M-Z(小)                           

         Z(小)=M-R                                     (7)

由(6)(7)式,得到真值的范圍是

        [M-R,M+R]                                      (8)

真值范圍又可表示為

        M±R                                     (9)

-

(9)式很重要。測量給出的測量結果,就這樣表達。這是真值范圍。

真值就是實際值。測量結果就是被測量的實際值范圍。等于測得值加減誤差范圍。

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以上表達中,把“測得值”和“測量結果”兩個術語明確區(qū)分開。測量得到的、賦予被測量的值稱測得值;測得值加減誤差范圍是測量結果。這就提示人們:給出測得值,還要給出誤差范圍,才是測量結果。測量結果是被測量實際值范圍。

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(二)測量時,真值是變量

把真值當變量,有人可能理解起來有障礙。說明如下。

計量時,用一把量具(卡尺或千分尺)去測量量塊,測得值(取單個值,最好取三個值的平均值)與真值都各有一值。把測得值看做變量,是設想有N個量具都去測量一個標準,真值只有一個,而各把量具的測得值,各不相同。因而,測得值可看做變量。

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測量時,用量具測量工件的尺寸。設想在大批零件中,用誤差范圍相同的10把卡尺(設誤差范圍為0.10mm)去挑選測得值恰等于標稱值12mm的零件,用每把尺子各選10件,共選100件。每個零件,測得值都是12.00mm。但這只是測得值,而選出的100個零件,每個的實際值(真值)是不同的。再用誤差范圍為0.002mm的螺旋測微器(千分表)去測量這100個零件,則尺寸的測得值是11.898mm 到 12.102mm范圍內的某個值。扣除千分表的誤差部分,原挑出的零件尺寸的實際值(真值)在11.90到12.10的范圍中。這樣,就可以想通真值為什么是變量了。
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2#
 樓主| 史錦順 發(fā)表于 2012-7-1 09:48:07 | 只看該作者
本帖最后由 史錦順 于 2012-7-1 09:52 編輯

1# 史錦順

(三)測量結果是量值群

測得值是一個值,由于量具有誤差,一個測得值代表的是一個量值群。例如,用卡尺量工件,測得值是12.00mm,卡尺的允許誤差是±0.05mm,這樣,同樣是測得值12.00mm的零件,實際尺寸可能是11.95mm、11.951mm、11.98mm……12.00mm、12.01mm、12.03mm、12.048mm、12.05mm. 也可以理解為有一群零件,測得值都是12.00mm,而各個零件的尺寸是11.95mm到12.05mm的任一值。因此判別合格性,不能只憑一個尺寸12.00mm,而要看最小可能值11.95是否大于下邊限制,還要看最大可能值12.05是否小于上邊限制。只有兩邊都不超過尺寸公差的限制,才算合格。

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通俗的比喻。

零件標度的尺寸叫基準尺寸,就是要求尺寸。

把尺寸公差想象為一道門,此門有數(shù)值標度,入門者憑標度對值入門。左門框是要求尺寸的下限值,右門框是要求尺寸的上限值。一輛車,左輪是量值群的最小值,右輪是量值群的最大值。只有左輪不碰左框,而且右輪也不碰右框,才能進門,即判為合格。如果左輪碰左框或者右輪碰右框,兩種情況出現(xiàn)一種,就判為不合格。

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(四)誤收和誤廢

本來不合格,判為合格,這是誤收;本來合格,判為不合格,這是誤廢。

IEC規(guī)定(1960),生產方(售方)檢驗,只許誤廢,不準誤收;用戶(買方)的驗收,只許誤收,不準誤廢。

以下討論只涉及生產中的檢驗,只考慮避免誤收,不顧及誤廢。為減少誤廢,可選用較高擋(允許誤差小)的量具。

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(五)避免誤收的辦法

1 加減安全裕度法

尺寸檢驗的國家標準規(guī)定要減少誤收。所采用的方法是縮小公差范圍。把公差范圍上下都內移一個尺度,稱安全裕度。即允許尺寸上限值減安全裕度;而允許尺寸下限值加安全裕度。加減安全裕度后,成為新允許上下限尺寸。規(guī)定安全裕度等于公差帶寬的1/10.

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2 內縮法

內縮法。即將尺寸基值上限減量具誤差范圍R,而將尺寸基值下限加量具誤差范圍R.

R是量具測量誤差元絕度值的一定概率(誤差理論取99%)意義下的最大可能值,卡尺檢定規(guī)程稱允許誤差,千分尺檢定規(guī)程稱最大允許誤差。某些測量儀器稱R為極限誤差、誤差限或總誤差。R是絕對值,恒正。

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3 實際尺寸范圍法

本文推薦的是實際尺寸范圍法,也可稱測得值加寬法

真值概念是經典測量學的重要概念。在常量測量中,被測量有唯一真值。真值一詞,過于嚴肅,且不易向變量過渡,我們改變一下稱呼,變成實際值。在機加工尺寸檢查中,把尺寸的真值稱為尺寸實際值。簡稱實際值,即樸實又適應各個零件尺寸不同(有變化)的特點。

合格性判別,就是判斷零件的實際尺寸群(實際尺寸范圍)是否符合尺寸公差要求。

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(五)尺寸檢測操作

1 選用量具

在圖紙上查尺寸標度。設被檢尺寸的標稱值是L,上偏差減下偏差,是公差帶寬度,其一半是公差帶半寬G。例:上偏差為+0.05,下偏差為-0.03,則公差帶寬是+0.05-(-0.03)=0.08,公差帶半寬是0.04mm.

選量具,使量具誤差范圍(允差或稱最大允差)R小于或等于公差帶半寬G的1/3。(參見表1表2)

查驗量具的檢定合格證。

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2 測量取數(shù)

正確使用量具。

最好測量三次,取其平均值。數(shù)據(jù)穩(wěn)定,也可只測一次。記測得值為M。

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3 合格性判別

圖紙給出的尺寸上限為L(上),尺寸下限為L(下)。量具的誤差范圍是R(R是允許誤差去掉正負號)。

測得值為M。

實際尺寸的可能值的最大值為M+R;最小值為M-R.

           M+R≤L(上)                          (10)

           M-R≥L(下)                           (11)

則尺寸合格。注意(10)(11)式必須同時滿足。

           M+R>L(上)                           (12)

           M-R<L(下)                            (13)

則尺寸不合格。注意,(12)(13)有一條,就是不合格。

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3#
 樓主| 史錦順 發(fā)表于 2012-7-1 09:54:12 | 只看該作者
本帖最后由 史錦順 于 2012-7-1 10:08 編輯

2# 史錦順     文

(六)抵制不確定度論的理由

不確定度理論,否定真值概念、否定誤差概念,沒法處理尺寸公差的標度與檢驗問題。

什么都不確定,從本質上無法談論判別合格性這類必須給出肯定結論的話題。

按不確定度論,首先要“建模”。尺寸測量都是直接測量,測得值與被測量直接一對一,也就是Y=X,不必建模。況且,那些著名專家按不確定度論搞的評定樣板,都是擺樣子,并無實際用途。

整個不確定度評定,基本上是一團糟。專家弄不懂、干不好的事,還要讓檢驗工人去干——此路不通。

筆者認為,不確定度理論、不確定度評定,都是扯淡。老史下一步將重點抨擊不確定度評定的多余性、麻煩性和危害性。

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(七)無法執(zhí)行的國家標準

關于如何檢驗機械尺寸的我國國家標準,有《光滑工件尺寸的檢驗 GB/T3177-1997》和《光滑工件尺寸的檢驗 GB/T3177-2009》.這兩個標準都規(guī)定選量具要依據(jù)量具的不確定度規(guī)格,但我國的卡尺和千分表,國標規(guī)定的指標給出方法都是標明允許誤差(卡尺)或最大允許誤差(千分表),不確定度與允許誤差(最大允許誤差)之間,怎樣換算?老史學習、研究誤差理論50年,琢磨不確定度各種文件20年,算不出這個題目。你讓生產線上的檢驗工,怎么計算?怎么選量具?這不是懵人嗎?

也許有人說,你不會搞一搞卡尺與千分表的不確定度評定嗎?老史查了一下有關的評定方法,就是國標《GB/T 18779.2-2004
產品幾何量技術規(guī)范(GPS) 工件與測量設備的測量檢驗第二部分CPS的測量不確定度評定指南》,題目就夠長的,而全文是51頁。好家伙,老史看了一天,自己承認:看不懂。天哪,如此國家標準,讓檢驗工怎樣去執(zhí)行? 計量院馬鳳鳴先生說“不確定度是國際計量委員們吃飽撐的”,一位網友說是“洋垃圾”,yeses先生說是“太扯淡”,老史對不確定度論的評價是“出發(fā)點錯,方向錯,一錯再錯,全盤錯”。從尺寸檢驗這個領域的情況,又一次說明:用誤差理論容易處理的問題,一到不確定度論那里,竟成天書。——不確定度論,要不得!

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附錄一 卡尺的規(guī)格(單位毫米)

-

         分度值(分辨力)0.01,0.02         0.05              0.10

         測量范圍                          允許誤差

          0~150          ±0.02           ±0.05           ±0.10

      >150~200          ±0.03           ±0.05           ±0.10

      >200~300          ±0.04           ±0.08           ±0.10

      >300~500          ±0.05           ±0.08           ±0.10

      >500~1000         ±0.07           ±0.10           ±0.15

     >1000~1500         ±0.10           ±0.15           ±0.20

     >1500~2000         ±0.14           ±0.20           ±0.25

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附錄二 千分尺的規(guī)格

          測量范圍               最大允許誤差(微米)

           (毫米)          千分尺         數(shù)顯千分尺

            0~50             ±4              ±2

           50~100            ±5              ±3

          100~150            ±6              ±3

          150~200            ±7              ±4

          200~250            ±8              ±4

          250~300            ±9              ±5

          300~350            ±10             ±6

          350~400            ±11             ±6

          400~450            ±12             ±7

          450~500            ±13             ±7

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